(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角形電池が電池ホルダーでもって積層状態に固定されてなる電池ブロックと、この電池ブロックの底部に配設されて、電池ブロックを底部から冷却する冷却パイプと、この冷却パイプに冷媒を供給する冷媒供給機からなるバッテリシステムであって、
前記冷却パイプは、水平面内において互いに平行に配管している複数の平行配管部及び、該複数の平行配管部の両端を連結する複数のＵ曲部を有する蛇行部を含み、
該蛇行部は、前記電池ブロックの下面に配置されると共に、前記複数のＵ曲部が前記電池ブロックの下面の両端部に配管されてなり、
前記冷却パイプが、前記電池ブロックを支持することを特徴とするバッテリシステム。
【請求項２】
前記電池ブロックが、１個または複数個の電池ユニットを備え、前記冷却パイプの平行配管部が、電池ユニットの中央部において、側部よりも密に配管されてなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項３】
前記電池ブロックが、１個または複数個の電池ユニットを備え、前記冷却パイプの平行配管部が、電池ユニットの側部において、中央部よりも密に配管されてなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項４】
前記冷却パイプが、冷媒の排出側において、冷媒の供給側よりも平行配管部を密に配管してなる請求項１に記載されるバッテリシステム。
【請求項５】
前記電池ブロックが、複数個の電池ユニットを備えると共に、複数個の電池ユニットを冷媒の供給側から排出側に向かって配置しており、前記冷却パイプが、冷媒の排出側に配置される電池ユニットに配管される平行配管部を、冷媒の供給側の電池ユニットに配管される平行配管部よりも密に配管してなる請求項１に記載されるバッテリシステム。  
【請求項６】
前記冷却パイプが電池ブロックに直接に熱結合されてなる請求項１ないし５のいずれかに記載されるバッテリシステム。
【請求項７】
前記冷却パイプの平行配管部が扁平部を有する断面形状としており、扁平部を角形電池に熱結合してなる請求項１ないし６のいずれかに記載されるバッテリシステム。
【請求項８】
さらに、前記冷却パイプが内蔵される冷却プレートを備え、
前記冷却プレート上面に前記電池ブロックが載置されると共に、該冷却プレートを介して、前記冷却パイプが前記電池ブロックを支持することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載されるバッテリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の角形電池を積層状態で連結して電池ブロックとし、この電池ブロックを冷媒で冷却するバッテリシステムに関し、とくに、ハイブリッドカー等の車両用の電源に最適なバッテリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の角形電池を備えるバッテリシステムは、出力電圧を高くできることから、大きな電流で充放電される。とくに、車両用の電源装置に使用されるバッテリシステムは、車両を加速するときに大きな電流で放電され、また、回生制動等の状態では、大きな電流で充電される。大きな電流で充放電されるバッテリシステムは、温度が上昇することから、空気や冷媒で強制的に冷却している。空気による冷却は、冷却構造を簡単にできる。ただ、空気は熱容量が小さいことから、電池の発熱量が著しく大きくなる状態では速やかに冷却するのが難しい。また、冷却量を大きくするために送風する空気の風量を増加すると、騒音レベルが高くなる欠点もある。さらに、空気を強制送風して冷却する構造は、空気に含まれるゴミなどが堆積して冷却効率が経時的に低下する弊害もある。この欠点は、電池に冷却パイプを熱結合するように配管し、この冷却パイプを冷媒で冷却する構造で解消できる。（特許文献１参照）
【特許文献１】実公昭３４−１６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、積層している角形電池の間に冷却パイプを配管している。冷却パイプは供給される冷却水で冷却されて角形電池を冷却する。この構造は、冷却水で角形電池を効率よく冷却できるが、冷却パイプを角形電池の間に配管するので、多数の角形電池を積層するバッテリシステムにあっては、冷却パイプの配管が極めて複雑になる。
【０００４】
本発明の第１の目的は、この欠点を解決すること、すなわち、簡単に配管できる冷却パイプでもって角形電池を効率よく冷却できるバッテリシステムを提供することにある。
【０００５】
さらに、冷媒が電池を冷却する理想的な冷却構造は、冷媒を直接に電池に接触させる構造である。ただ、この構造は、電池と冷媒の配置に独特の構成を要求することから、特別な用途を除いて採用できない。このため、冷媒で電池を冷却する冷却構造は、冷却を冷却パイプに循環して、冷却パイプを介して電池を冷却する構造となる。この冷却構造は、冷却パイプが熱の伝導を阻害する熱抵抗となって、冷媒が電池を冷却する効率を低下させる。冷却パイプの熱抵抗を小さくするためにパイプを薄くすると、冷却パイプの強度が低下する。とくに、電池ブロックの下面に冷却パイプを配管する構造は、電池ブロックの荷重が冷却パイプに作用することから、冷却パイプに相当な強度が要求される。また、多数の角形電池を積層して電池ブロックとし、電池ブロックを冷媒で冷却するバッテリシステムは、大出力のバッテリシステムに適していることから、電池ブロックの重量が相当に重くなる。重い電池ブロックの下に配管される冷却パイプは、電池ブロックの大きな荷重で損傷されやすい。とくに、車両のように振動する環境で使用されるバッテリシステムにあっては、さらに重い電池ブロックで冷却パイプが変形するなどの損傷を受けやすい欠点がある。この弊害を避けるために冷却パイプを厚くすると、熱抵抗が大きくなって冷却効率が低下する。したがって、冷却パイプを電池ブロックの下面に配管するバッテリシステムは、冷却パイプを薄くすることが難しく、冷却パイプの熱抵抗が大きくなって、冷媒の冷媒効率が低下する欠点がある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、この欠点を解決すること、すなわち、冷却パイプを電池ブロックの下に配管する冷却パイプを薄くして熱効率を高くしながら、電池ブロックの荷重による冷却パイプの損傷を有効に防止できるバッテリシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバッテリシステムは、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
バッテリシステムは、複数の角形電池１、９１が電池ホルダー４、９４でもって積層状態に固定されてなる電池ブロック３、９３と、この電池ブロック３、９３の底部に配設されて、電池ブロック３、９３を底部から冷却する冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６と、この冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６に冷媒を供給する冷媒供給機７、２７からなる。冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６は、水平面内において互いに平行に配管している複数の平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａの両端をＵ曲部６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ、４６Ｂ、５６Ｂ、６６Ｂ、７６Ｂ、８６Ｂ、９６Ｂで連結してなる蛇行部６Ｘ、２６Ｘ、３６Ｘ、４６Ｘ、５６Ｘ、６６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘを有する。バッテリシステムは、この蛇行部６Ｘ、２６Ｘ、３６Ｘ、４６Ｘ、５６Ｘ、６６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘを電池ブロック３、９３の下面に配設して、Ｕ曲部６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ、４６Ｂ、５６Ｂ、６６Ｂ、７６Ｂ、８６Ｂ、９６Ｂを電池ブロック３、９３の下面の両端部に配管している。さらに、冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６が、電池ブロック３、９３を支持している。
【０００８】
本発明の請求項２のバッテリシステムは、電池ブロック３が、１個または複数個の電池ユニット２を備えており、冷却パイプ３６、６６の平行配管部３６Ａ、６６Ａを、電池ユニット２の中央部において、側部よりも密に配管している。
【０００９】
本発明の請求項３のバッテリシステムは、電池ブロック３が、１個または複数個の電池ユニット２を備えており、冷却パイプ２６、５６の平行配管部２６Ａ、５６Ａを、電池ユニット２の側部において、中央部よりも密に配管している。
【００１０】
本発明の請求項４のバッテリシステムは、冷却パイプ７６、８６が、冷媒の排出側において、冷媒の供給側よりも平行配管部７６Ａ、８６Ａを密に配管している。
【００１１】
本発明の請求項５のバッテリシステムは、電池ブロック３が、複数個の電池ユニット２を備えると共に、複数個の電池ユニット２を冷媒の供給側から排出側に向かって配置しており、冷却パイプ７６、８６が、冷媒の排出側に配置される電池ユニット２に配管される平行配管部７６Ａ、８６Ａを、冷媒の供給側の電池ユニット２に配管される平行配管部７６Ａ、８６Ａよりも密に配管している。
【００１２】
本発明の請求項６のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、７６、９６を電池ブロック３、９３に、直接に熱結合している。
【００１３】
本発明の請求項７のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、７６、９６の平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、７６Ａ、９６を、扁平部６ａ、２６ａ、３６ａ、７６ａ、９６ａを有する断面形状としており、扁平部６ａ、２６ａ、３６ａ、７６ａ、９６を角形電池１、９１に熱結合している。
【００１４】
本発明の請求項８のバッテリシステムは、冷却パイプ４６、５６、６６、８６を冷却プレート８、５８、６８、８８に内蔵しており、冷却パイプ４６、５６、６６、８６が冷却プレート８、５８、６８、８８を介して電池ブロック３を冷却している。また、電池ブロック３は、冷却プレート８、５８、６８、８８上面に載置され、冷却プレート８、５８、６８、８８を介して冷却パイプ４６、５６、６６、８６が電池ブロック３を支持している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のバッテリシステムは、簡単に配管できる冷却パイプでもって角形電池を効率よく冷却できる特徴がある。とくに、多数の角形電池を積層するバッテリシステムにおいて、簡単な構造で角形電池を効率よく静かに冷却できる特徴がある。それは、本発明のバッテリシステムが、冷却パイプを電池ブロックの下に配管して、冷媒でもって角形電池を冷却するからである。
【００１６】
さらに、本発明のバッテリシステムは、冷却パイプを薄くして、冷媒で電池を効率よく冷却しながら、電池ブロックの荷重による冷却パイプの損傷を防止できる特徴がある。それは、本発明のバッテリシステムが、冷却パイプに、水平面内において互いに平行に配管している複数の平行配管部の両端をＵ曲部で連結してなる蛇行部を設け、この蛇行部を電池ブロックの下面に配設して、Ｕ曲部を電池ブロック下面の端部に配管しているからである。電池ブロックの端部に配管されるＵ曲部は、平行配管部に比較してパイプ密度が高く、電池ブロックを支持する荷重が大きく、重い電池ブロックを十分な供給で支持する。このことは、冷却パイプを薄くして電池ブロックを支持できることによって、冷却パイプの熱抵抗を小さくして冷却効率を高くできる。とくに、電池ブロックが振動するときにローリングすることがあるが、このとき電池ブロックの端部を冷却パイプのＵ曲部で強固に支持できる構造は、電池ブロックが振動する状態においても、薄くて熱抵抗の小さい冷却パイプでもって、その損傷を防止しながら、電池ブロックを支持できる特徴がある。
【００１７】
さらに、本発明の請求項２のバッテリシステムは、電池ブロックが、１個または複数個の電池ユニットを備え、冷却パイプの平行配管部を、電池ユニットの中央部において、側部よりも密に配管しているので、電池ユニットの中央部をより効率よく冷却できる。とくに、この構造は、電池ユニットの中央部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池を均一に冷却できる。さらに、このバッテリシステムは、電池ユニットの中央部を、密に配管している平行配管部で強固に支持しながら、両端部をＵ曲部でしっかりと支持するので、冷却パイプのＵ曲部と、中央部に高密度に配管される部分とで、電池ユニットの中央部をしっかりと支持して、冷却パイプの変形を防止しながら電池ブロック全体を十分な強度で支持できる。
【００１８】
また、本発明の請求項３のバッテリシステムは、電池ブロックが、１個または複数個の電池ユニットを備え、冷却パイプの平行配管部を、電池ユニットの側部において、中央部よりも密に配管しているので、電池ユニットの側部をより効率よく冷却できる。とくに、この構造は、電池ユニットの側部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池を均一に冷却できる。さらに、このバッテリシステムは、電池ユニットの側部を、密に配管している平行配管部で強固に支持しながら、両端部をＵ曲部でしっかりと支持するので、冷却パイプのＵ曲部と、両側に密に配管される部分とで、電池ユニットの周囲をしっかりと支持して、冷却パイプ６の変形を防止しながら電池ブロック全体を十分な強度で支持できる。
【００１９】
さらに、本発明の請求項４のバッテリシステムは、冷却パイプが、冷媒の排出側において、冷媒の供給側よりも平行配管部を密に配管している。この構造は、冷媒の温度が高くなりやすい冷媒の排出側においても、電池ブロックを効率よく冷却できるので、電池ブロック全体を均一に冷却できる。
【００２０】
また、本発明の請求項５のバッテリシステムは、電池ブロックが、複数個の電池ユニットを冷媒の供給側から排出側に向かって配置しており、冷却パイプが、冷媒の排出側に配置される電池ユニットに配管される平行配管部を、冷媒の供給側の電池ユニットに配管される平行配管部よりも密に配管している。この構造は、冷媒の排出側に配設される電池ユニットを効率よく冷却できるので、複数の電池ユニットからなる電池ブロック全体を均一に冷却できる。
【００２１】
さらに、本発明の請求項６のバッテリシステムは、冷却パイプを電池ブロックに直接に熱結合しているので、冷却パイプでもって、角形電池の下面を効率よく冷却できる。
【００２２】
さらに、本発明の請求項７のバッテリシステムは、冷却パイプの平行配管部を、扁平部を有する断面形状として、扁平部を角形電池に熱結合しているので、冷却パイプと角形電池が熱結合する面積を大きくして、冷却パイプでもって角形電池を効率よく冷却できる。
【００２３】
さらに、本発明の請求項８のバッテリシステムは、冷却パイプを冷却プレートに内蔵しており、冷却パイプが冷却プレートを介して電池ブロックを冷却するので、冷却プレートと角形電池との熱伝導面積を広くして、冷却プレートで角形電池の下面を効率よく冷却できる。とくに、この構造は、冷却パイプで冷却プレートを効率よく冷却できる構造として、冷却パイプで角形電池を効率よく冷却できる。さらに、このバッテリシステムは、電池ブロックの荷重を、冷却プレートと冷却パイプの両方で支持するので、冷却プレートと冷却パイプの両方を、薄くて熱抵抗の小さい金属などで製作して、電池ブロックを支持する荷重を大きくできる。したがって、このバッテリシステムは、薄くて熱抵抗の小さい冷却プレートと冷却パイプでもって、重い電池ブロックを支持しながら、冷却パイプの変形などの損傷をより効果的に防止して、しかも、冷媒で効率よく角形電池を冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのバッテリシステムを例示するものであって、本発明はバッテリシステムを以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２５】
図１ないし図３は第１の実施例を、図４と図５は第２の実施例を、図６と図７は第３の実施例を、図８と図９は第４の実施例を、図１０ないし図１２は第５の実施例を、図１３と図１４は第６の実施例を、図１５と図１６は第７の実施例を、図１７と図１８は第８の実施例を、図１９と図２０は第９の実施例を示している。これらの図において、同じ構成要素については、同符号を付している。
【００２６】
これらの実施例に示すパック電池は、主として、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーや、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両の電源に最適である。ただし、ハイブリッドカーや電気自動車以外の車両に使用され、また電動車両以外の大出力が要求される用途にも使用できる。
【００２７】
以下の実施例に示すバッテリシステムは、厚さよりも幅の広い複数の角形電池１、９１を電池ホルダー４、９４で積層状態に連結している電池ブロック３、９３と、この電池ブロック３、９３の角形電池１、９１を冷却する冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６と、この冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６に冷媒を供給する冷媒供給機７、２７とを備える。
【００２８】
図１ないし図１８に示すバッテリシステムは、角形電池１を２列の電池ユニット２として電池ホルダー４で固定している。２列の電池ユニット２は、同じ数の角形電池１を積層している。図の電池ブロック３は、各々の電池ユニット２に１１個の角形電池１を積層しているので、全体で２２個の角形電池１を備える。電池ブロック３は、２列の電池ユニット２を互いに接近し、かつ２列の電池ユニット２の角形電池１を平行な姿勢として電池ホルダー４で固定している。この電池ブロック３は、互いに隣接する電池ユニット２の角形電池１を同一面内に配設する。ただし、本発明のバッテリシステムは、角形電池を必ずしも２列の電池ユニットとして電池ホルダーで固定する必要はなく、たとえば、角形電池を１列に積層し、あるいは３列以上の電池ユニットとして配列することもできる。
【００２９】
電池ブロック３は、積層している角形電池１の間にスペーサ（図示せず）を挟着している。スペーサは、隣接する角形電池１を絶縁する。このスペーサは、両面に角形電池１を嵌着して定位置に配置する形状として、隣接する角形電池１を位置ずれしないように積層できる。スペーサで絶縁して積層される角形電池１は、外装缶をアルミニウムなどの金属製にできる。金属製の外装缶は、熱伝導に優れて、全体を効率よく均一な温度にできる。このため、角形電池の底面を冷却パイプで冷却して、角形電池の全体の温度差を小さくできる。ただし、本発明のバッテリシステムは、角形電池の外装缶をプラスチックなどの絶縁材とすることもできる。この角形電池は、スペーサを挟着することなく積層して電池ブロックにできる。ただ、角形電池の間にスペーサを挟着する構造は、スペーサをプラスチック等の熱伝導率の小さい材質で製作して、隣接する角形電池の熱暴走を効果的に防止できる効果もある。
【００３０】
角形電池１は、図に示すように、厚さに比べて幅が広い、言い換えると幅よりも薄い角形電池で、厚さ方向に積層されて電池ブロック３としている。この角形電池１は、リチウムイオン二次電池である。ただし、角形電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の二次電池とすることもできる。図の角形電池１は、幅の広い両表面を四角形とする電池で、両表面を対向するように積層して電池ブロック３としている。角形電池１は、上面の両端部には正負の電極端子５を突出して設けており、上面に中央部には安全弁の開口部１Ａを設けている。さらに、図の角形電池１は、正負の電極端子５を互いに逆方向に折曲すると共に、隣接する角形電池同士では、正負の電極端子５を互いに対向する方向に折曲している。図のバッテリシステムは、隣接する角形電池１の正負の電極端子５を積層状態で連結して、互いに直列に接続している。積層状態で連結される電極端子は、図示しないが、ボルトとナット等の連結具で連結される。ただ、角形電池は、正負の電極端子をバスバーで連結して互いに直列に接続することもできる。隣接する角形電池を互いに直列に接続するバッテリシステムは、出力電圧を高くして出力を大きくできる。ただし、バッテリシステムは、隣接する角形電池を並列に接続することもできる。
【００３１】
電池ブロック３は、角形電池１を積層して電池ホルダー４で固定している。この電池ホルダー４は、積層する角形電池１を挟着する一対の挟着プレート１０と、この挟着プレート１０を連結する連結材１１からなる。電池ブロック３は、両端に挟着プレート１０を配設して、一対の挟着プレート１０を連結材１１で連結して、積層している角形電池１を電池ホルダー４で積層状態に固定している。挟着プレート１０は、２個の角形電池１を左右に並べた外形にほぼ等しい外形の四角形としている。連結材１１は、両端を内側に折曲して設けた折曲片１１Ａを、挟着プレート１０に止ネジ（図示せず）で固定している。
【００３２】
図の挟着プレート１０は、連結材１１の折曲片１１Ａを連結する連結孔（図示せず）を設けている。図の挟着プレート１０は、両側の四隅部に４個の連結孔を設けている。連結孔は雌ネジ穴である。この挟着プレート１０は、折曲片１１Ａを貫通する止ネジを雌ネジ穴にねじ込んで連結材１１を固定することができる。
【００３３】
図１ないし図９に示す冷却パイプ６、２６、３６、７６は、電池ブロック３の下面に熱結合状態で配管されて、循環される冷媒でもって電池ブロック３の角形電池１を下から冷却する。図のバッテリシステムは、電池ブロック３の下面にのみ冷却パイプ６、２６、３６、７６を配設して、電池ブロック３を下から冷却する。ただし、本発明のバッテリシステムは、電池ブロックの下面に加えて、上面や側面にも冷却パイプを配管して冷却することができる。とくに、図１９と図２０に示すように、角形電池９１を横倒しに、すなわち正負の電極端子９５を設けている面を側面とする姿勢で配置するバッテリシステムは、角形電池９１の側面が上面となるので、下面と上面の両面に冷却パイプ９６を配管して、角形電池９１を効率よく冷却することができる。
【００３４】
図１ないし図９、図１９、及び図２０のバッテリシステムは、冷却パイプ６、２６、３６、７６、９６を直接に角形電池１、９１に接触するように配管して、すなわち角形電池１、９１に直接に熱結合して角形電池１、９１を冷却する。図１０ないし図１８のバッテリシステムは、冷却パイプ４６、５６、６６、８６を冷却プレート８、５８、６８、８８に内蔵し、この冷却プレート８、５８、６８、８８を角形電池１に接触して熱結合している。このバッテリシステムは、冷却パイプ４６、５６、６６、８６が冷却プレート８、５８、６８、８８を介して角形電池１を冷却する。
【００３５】
角形電池の外装缶と、冷却パイプや冷却プレートを金属製とするバッテリシステムは、冷却パイプや冷却プレートと角形電池とを絶縁する。冷却パイプや冷却プレートは角形電池を冷却するので、これらは角形電池から絶縁されるが熱結合する状態で固定される。冷却パイプや冷却プレートと角形電池との絶縁は、その境界に熱伝導の優れた絶縁材を設けて実現する。ただし、外装缶を絶縁材とする角形電池は、絶縁することなく冷却パイプや冷却プレートに接触して固定することができる。冷却パイプや冷却プレートが隣接する角形電池をショートさせないからである。
【００３６】
さらに、図１ないし図２０に示す冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６は、蛇行部６Ｘ、２６Ｘ、３６Ｘ、４６Ｘ、５６Ｘ、６６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘを有し、この蛇行部６Ｘ、２６Ｘ、３６Ｘ、４６Ｘ、５６Ｘ、６６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘを電池ブロック３、９３の下面に熱結合するように配管している。蛇行部６Ｘ、２６Ｘ、３６Ｘ、４６Ｘ、５６Ｘ、６６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘは、水平面内において互いに平行に配管している複数の平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａの両端を、Ｕ曲部６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ、４６Ｂ、５６Ｂ、６６Ｂ、７６Ｂ、８６Ｂ、９６Ｂで連結している。冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６は、Ｕ曲部６Ｂ、２６Ｂ、３６Ｂ、４６Ｂ、５６Ｂ、６６Ｂ、７６Ｂ、８６Ｂ、９６Ｂを電池ブロック３、９３の下面の端部に位置するように配管している。図のバッテリシステムは、平行配管部６Ａ、２６Ａ、３６Ａ、４６Ａ、５６Ａ、６６Ａ、７６Ａ、８６Ａ、９６Ａのパイプを角形電池１に直行する方向に配管している。図の冷却パイプ６、２６、３６、４６、５６、６６、７６、８６、９６は、一本の金属管を蛇行する形状に折曲加工して製作される。金属管は、熱伝導の優れた銅管やアルミニウム管である。
【００３７】
図１ないし図３のバッテリシステムは、冷却パイプ６の蛇行部６Ｘを電池ブロック３の下面に位置して、角形電池１の底面に接触するように固定している。この冷却パイプ６は、角形電池１に直接に蛇行部６Ｘを接触させて角形電池１を効果的に冷却する。さらに、この冷却パイプ６は、上面に扁平部６ａを設ける断面形状として、扁平部６ａを角形電池１の底面に広い面積で接触して固定している。図のバッテリシステムは、冷却パイプ６の全体を扁平部６ａのある形状とするが、冷却パイプは、蛇行部のみを扁平部のある形状とすることもできる。冷却パイプ６に扁平部６ａを設けて、この扁平部６ａを角形電池１に接触させるバッテリシステムは、冷却パイプ６と角形電池１とが熱結合する面積が大きく、冷却パイプ６でもって効率よく角形電池１を冷却できる。また、冷却パイプ６が広い面積で電池ブロック３を支持するので、冷却パイプ６を損傷することなく、重い電池ブロック３を支持できる。とくに、電池ブロック３が振動する状態においても、冷却パイプ６は重い電池ブロック３を変形しないで支持できる。
【００３８】
さらに、図４ないし図７のバッテリシステムは、電池ブロック３を構成する電池ユニット２の両側部と中央部で平行配管部２６Ａ、３６Ａの密度を変更している。図４と図５のバッテリシステムは、冷却パイプ２６の平行配管部２６Ａを、電池ユニット２の側部において中央部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、電池ユニット２の側部を高い密度に配管している平行配管部２６Ａでしっかりと強固に支持しながら、両端部をＵ曲部２６Ｂでしっかりと支持する。したがって、このバッテリシステムは、冷却パイプ２６のＵ曲部２６Ｂと、両側に高密度に配管される部分とで、電池ユニット２の周囲をしっかりと、いいかえると冷却パイプ２６の変形を防止しながら支持して、重い電池ブロック全体を十分な強度で支持できる特徴がある。また、電池ユニット２の側部をより効率よく冷却できる。このバッテリシステムは、電池ユニット２の側部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。図４と図５に示す冷却パイプ２６も、扁平部２６ａを設けて、この扁平部２６ａを角形電池１に接触させている。
【００３９】
また、図６と図７のバッテリシステムは、冷却パイプ３６の平行配管部３６Ａを、電池ユニット２の中央部において側部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、電池ユニット２の中央部を高い密度に配管している平行配管部３６Ａでしっかりと強固に支持しながら、両端部をＵ曲部３６Ｂでしっかりと支持する。したがって、このバッテリシステムは、冷却パイプ３６のＵ曲部３６Ｂと、中央部に高密度に配管される部分とで、電池ユニット２の中央部をしっかりと、いいかえると冷却パイプ３６の変形を防止しながら支持して、重い電池ブロック全体を十分な強度で支持できる特徴がある。また、電池ユニット２の中央部をより効率よく冷却できる。このため、電池ユニット２の中央部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。図６と図７に示す冷却パイプ３６も、扁平部３６ａを設けて、この扁平部３６ａを角形電池１に接触させている。
【００４０】
なお、上記の第２の実施例と、第３の実施例では、平行配管部２６Ａ、３６Ａの密度を電池ユニット２の中央部と側部で変更しているが、平行配管部の密度は、冷却パイプにおける冷媒の供給側と排出側とで変更することもできる。電池ブロックを冷却する冷却パイプは、内部に循環される冷媒が角形電池から熱を吸収しながら移動する。このため、冷却パイプ内を流れる冷媒は、冷媒の排出側における温度が、供給側における温度よりも高くなりやすい。すなわち、冷却パイプを流れる冷媒温度は、電池の発熱により、排出側に近くになるにしたがって温度が上昇するため、角形電池の冷却温度にバラツキが生じることがある。このため、冷媒の排出側の平行配管部を、冷媒の供給側よりも密に配管する構成により、冷媒の排出側の角形電池を効率よく冷却することができる。
【００４１】
図８と図９のバッテリシステムは、冷却パイプ７６が、冷媒の排出側において、冷媒の供給側よりも平行配管部７６Ａを密に配管している。このバッテリシステムは、冷媒の温度が高くなりやすい冷媒の排出側において、平行配管部７６Ａを密に配管しているので、冷媒の排出側においても電池ブロック３を効率よく冷却して、電池ブロック全体を均一に冷却できる。なお、図８と図９に示す冷却パイプ７６も、扁平部７６ａを設けて、この扁平部７６ａを角形電池１に接触させている。
【００４２】
さらに、図のバッテリシステムは、電池ブロック３が、２個の電池ユニット２を冷媒の供給側から排出側に向かって配置すると共に、冷媒の排出側に配置される電池ユニット２に配管される平行配管部７６Ａを、冷媒の供給側の電池ユニット２に配管される平行配管部７６Ａよりも密に配管している。この構造は、高い密度に配管している平行配管部７６Ａでもって、冷媒の温度が高くなりやすい冷媒の排出側に配設される電池ユニット２を効率よく冷却できる。このため、複数の電池ユニット２からなる電池ブロック全体を均一に冷却できる特徴がある。
【００４３】
とくに、図のバッテリシステムは、各電池ユニット２において、冷媒の排出側に配管される平行配管部７６Ａを、冷媒の供給側に配管される平行配管部７６Ａよりも密に配管している。具体的には、図の冷却パイプ７６は、冷媒の供給側に配置される電池ユニット２に配管される複数の平行配管部７６Ａを、冷媒の供給側において排出側よりも疎に配管すると共に、冷媒の排出側に配置される電池ユニット２に配管される複数の平行配管部７６Ａを、冷媒の排出側において供給側よりも密に配管している。また、冷媒の供給側に配置される電池ユニット２の排出側の平行配管部７６Ａと、冷媒の排出側に配置される電池ユニット２の供給側の平行配管部７６Ａの密度を等しくしている。この構造は、各電池ユニット２において、高い密度に配管している平行配管部７６Ａでもって、冷媒の温度が高くなりやすい排出側を効率よく冷却して、各電池ユニット２を均一に冷却しながら、電池ブロック全体においても、冷媒の排出側に配置される電池ユニット２を効率よく冷却して、電池ブロック全体をより均一に冷却できる特徴がある。図の冷却パイプ７６は、平行配管部７６Ａの密度を、冷媒の供給側から排出側に向かって段階的に変更している。ただ、冷却パイプは、平行配管部の密度を、冷媒の供給側から排出側に向かって、所定の割合で次第に高くすることもできる。また、冷却パイプは、各電池ユニットに配管される平行配管部の平均的な密度を調整して、排出側の密度が供給側の密度よりも高くなるようにすることもできる。すなわち、各電池ユニットに配管される平行配管部の密度には、バラツキがあってもよい。たとえば、部分的に発熱しやすい箇所を有する電池ユニットにおいては、この発熱部に平行配管部を集中して配管し、各電池ユニットを効果的に冷却しながら、複数の電池ユニット間においては、平行配管部の平均的な密度を調整して、電池ブロック全体を均一に冷却することもできる。
【００４４】
さらに、図１０ないし図１８に示すバッテリシステムは、冷却パイプ４６、５６、６６、８６を冷却プレート８、５８、６８、８８に内蔵する。冷却プレート８、５８、６８、８８は、銅やアルミニウムなどの金属板で、内蔵する冷却パイプ４６、５６、６６、８６で冷却される。冷却プレート８、５８、６８、８８は、電池ブロック３の底面に熱結合状態で絶縁されて固定される。この冷却プレート８、５８、６８、８８は、角形電池１を底面から冷却する。冷却プレート８、５８、６８、８８は、金属板を中空の箱形に加工して内部に冷却パイプ４６、５６、６６、８６を配管して製作される。箱形の冷却プレート８、５８、６８、８８は、冷却パイプ４６、５６、６６、８６の蛇行部４６Ｘ、５６Ｘ、６６Ｘ、８６Ｘを収納した状態で、さらに隙間に断熱材９や熱伝導材を充填して製作される。冷却パイプ４６、５６、６６、８６が電池ブロック３側の上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａに接触、すなわち熱結合される冷却プレート８、５８、６８、８８は、内部の隙間にガラス繊維などの断熱材９が充填される。冷却パイプ４６、５６、６６、８６が上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａを冷却するからである。冷却パイプが上面プレートに接触しない、すなわち熱結合されない冷却プレートは、内部の隙間にシリコン油などの熱伝導材が充填される。冷却パイプが熱伝導材を介して上面プレートを冷却するからである。
【００４５】
以上のバッテリシステムは、冷却パイプ４６、５６、６６、８６が冷却プレート８、５８、６８、８８の上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａを介して電池ブロック３を支持するので、電池ブロック３の荷重が直接には冷却パイプ４６、５６、６６、８６に作用しない。電池ブロック３の荷重は、上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａと冷却パイプ４６、５６、６６、８６の両方で支持される。したがって、このバッテリシステムは、上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａと冷却パイプ４６、５６、６６、８６の両方を、薄くて熱抵抗の小さい金属板などで製作して、電池ブロック３を支持する荷重を大きくできる。すなわち、冷却パイプ４６、５６、６６、８６の変形をより効果的に防止しながら、薄くて熱抵抗の小さい上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａと冷却パイプ４６、５６、６６、８６でもって、重い電池ブロック３を支持できる。このため、冷媒で効率よく角形電池１を冷却しながら、冷却パイプ４６、５６、６６、８６の変形などの損傷を防止できる。すなわち、この構造は、上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａのみで電池ブロック３を支持する必要がないので、上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａも薄い金属板として熱抵抗を小さくできる。上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａと冷却パイプ４６、５６、６６、８６の両方を薄くして熱抵抗を小さくできることから、冷媒は冷却パイプ４６、５６、６６、８６と上面プレート８Ａ、５８Ａ、６８Ａ、８８Ａを介して角形電池１を効率よく冷却できる。また、このバッテリシステムは、冷却プレート８、５８、６８、８８と角形電池１との熱伝導面積を広くして、冷却プレート８、５８、６８、８８で角形電池１を効率よく冷却できる。このため、冷却パイプ４６、５６、６６、８６で冷却プレート８、５８、６８、８８を効率よく冷却できる構造として、冷媒でもって角形電池１を効率よく均一に冷却できる特徴がある。
【００４６】
図１１と図１２のバッテリシステムは、パイプを等間隔に配列する平行配管部４６Ａを冷却プレート８に内蔵する。パイプを等間隔に配管している平行配管部４６Ａは、冷却プレート８の上面プレート８Ａを均一に冷却して、すべての角形電池１を底から均一に冷却する。
【００４７】
また、図１３ないし図１６のバッテリシステムは、冷却プレート５８、６８に収納する冷却パイプ５６、６６の平行配管部５６Ａ、６６Ａを、電池ブロック３を構成する電池ユニット２の両側部と中央部で密度を変更している。図１３と図１４のバッテリシステムは、冷却パイプ５６の平行配管部５６Ａを、電池ユニット２の側部において中央部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、高い密度に配管している平行配管部５６Ａでもって電池ユニット２の側部をしっかりと支持し、電池ユニット２の両端部をＵ曲部５６Ｂで強固に支持する。したがって、このバッテリシステムは、冷却パイプ５６のＵ曲部５６Ｂと、高密度に配管される部分とで、電池ユニット２の周囲をしっかりと、いいかえると冷却パイプ５６の変形を防止しながら支持して、重い電池ブロック全体を十分な強度で支持できる。また、このバッテリシステムは、電池ユニット２の側部をより効率よく冷却できる。このため、電池ユニット２の側部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。
【００４８】
さらにまた、図１５と図１６のバッテリシステムは、冷却プレート６８に内蔵している冷却パイプ６６の平行配管部６６Ａを、電池ユニット２の中央部において側部よりも密に配管している。このバッテリシステムは、高い密度に配管している平行配管部６６Ａでもって電池ユニット２の中央部をしっかりと支持し、電池ユニット２の両端部をＵ曲部６６Ｂで強固に支持する。したがって、このバッテリシステムは、冷却パイプ６６のＵ曲部６６Ｂと、高密度に配管される部分とで、電池ユニット２の中央部をしっかりと、いいかえると冷却パイプ６６変形を防止しながら支持して、重い電池ブロック全体を十分な強度で支持できる。また、このバッテリシステムは、電池ユニット２の中央部をより効率よく冷却できる。このため、電池ユニット２の中央部の温度が上昇しやすいバッテリシステムに使用して、角形電池１を均一に冷却できる。
【００４９】
なお、上記の第６の実施例と第７の実施例では、冷却プレート５８、６８に内蔵する冷却パイプ５６、６６の平行配管部５６Ａ、６６Ａの密度を電池ユニット２の中央部と側部で変更しているが、冷却プレートに内蔵する冷却パイプの平行配管部の密度は、冷却パイプにおける冷媒の供給側と排出側とで変更することもできる。冷却パイプを流れる冷媒温度は、電池の発熱により、排出側に近くになるにしたがって温度が上昇するため、角形電池の冷却温度にバラツキが生じることがある。このため、冷媒の排出側の平行配管部を、冷媒の供給側よりも密に配管する構成により、冷媒の排出側の角形電池を効率よく冷却することができる。
【００５０】
図１７と図１８のバッテリシステムは、冷却プレート８８に内蔵している冷却パイプ８６の平行配管部８６Ａを、冷媒の排出側において、冷媒の供給側よりも密に配管している。このバッテリシステムは、高い密度に配管している平行配管部８６Ａでもって、冷媒の温度が高くなりやすい排出側を効率よく冷却できる。さらに、図のバッテリシステムは、電池ブロック３が、２個の電池ユニット２を冷媒の供給側から排出側に向かって配置すると共に、冷媒の排出側に配置される電池ユニット２に配管される平行配管部８６Ａを、冷媒の供給側の電池ユニット２に配管される平行配管部８６Ａよりも密に配管している。この構造は、冷媒の温度が高くなりやすい冷媒の排出側に配設される電池ユニット２を効率よく冷却できる。このため、複数の電池ユニット２からなる電池ブロック全体を均一に冷却できる特徴がある。図の冷却プレート８８は、内蔵する冷却パイプ８６の平行配管部８６Ａの密度を、冷媒の供給側から排出側に向かって段階的に変更している。ただ、冷却パイプの平行配管部の密度は、冷媒の供給側から排出側に向かって、所定の割合で次第に高くすることもできる。また、冷却プレートに内蔵される冷却パイプは、各電池ユニットに配管される平行配管部の平均的な密度を調整して、排出側の密度が供給側の密度よりも高くなるようにすることもできる。
【００５１】
さらに、図１９と図２０のバッテリシステムは、角形電池９１を横倒しにする姿勢で積層して電池ユニット９２とし、２個の電池ユニット９２を直線状に連結して１列の電池ブロック９３としている。各電池ユニット９２は、複数の角形電池９１を積層して、電池ホルダー９４で固定している。この電池ホルダー９４は、積層する角形電池９１を挟着する一対の挟着プレート８０と、この挟着プレート８０を連結する連結材８１からなる。このバッテリシステムは、電池ブロック９３の下面に冷却パイプ９６の蛇行部９６Ｘを配管して角形電池９１を冷却する。図１９と図２０の冷却パイプ９６も、扁平部９６ａを設けて、この扁平部９６ａを角形電池１に接触させている。
【００５２】
冷媒供給機７、２７は、冷却パイプに冷媒を供給する。冷媒は気化熱で冷却パイプを冷却するものと、水や油のように冷却された液体で冷却パイプを冷却するものが使用される。気化熱で冷却パイプを冷却する冷媒を供給する冷媒供給機７は、図１、図８、図１７及び図１９に示すように、冷却パイプ６、７６、８６、９６から排出されるガス状の冷媒を加圧するコンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２で加圧された気体状の冷媒を冷却して液化させるコンデンサー１３と、コンデンサー１３で液化された冷媒を冷却パイプ６、７６、８６、９６の蛇行部６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘに供給する膨張弁１４とを備える。この冷媒供給機７は、膨張弁１４から供給される冷媒を蛇行部６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘで気化させて、大きな気化熱で蛇行部６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘを冷却する。このため、冷却パイプ６、７６、８６、９６の蛇行部６Ｘ、７６Ｘ、８６Ｘ、９６Ｘを効率よく低温に冷却できる。
【００５３】
冷媒を冷却された水や油とする冷媒供給機２７は、図１０に示すように、水や油などの冷媒を循環させる循環ポンプ２２と、この循環ポンプ２２で循環される冷媒を冷却する熱交換器２３とを備える。循環ポンプ２２は、冷媒を冷却パイプ４６と熱交換器２３に循環する。熱交換器２３は、循環される冷媒を冷却する。この熱交換器２３は、たとえば冷却空気を強制送風して冷媒を冷却し、あるいは熱交換器２３を冷却液２４に浸漬して冷却液２４で冷却する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図２】図１に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図３】図１に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例にかかるバッテリシステムの底面斜視図である。
【図５】図４に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例にかかるバッテリシステムの底面斜視図である。
【図７】図６に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図９】図８に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図１１】図１０に示すバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１２】図１０に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施例にかかるバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１４】図１３に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図１５】本発明の第７の実施例にかかるバッテリシステムの底面斜視図である。
【図１６】図１５に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図１７】本発明の第８の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図１８】図１７に示すバッテリシステムの垂直縦断面図である。
【図１９】本発明の第９の実施例にかかるバッテリシステムの概略構成図である。
【図２０】図１９に示すバッテリシステムの斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…角形電池                    １Ａ…開口部
２…電池ユニット
３…電池ブロック
４…電池ホルダー
５…電極端子
６…冷却パイプ                  ６Ｘ…蛇行部
６Ａ…平行配管部
６Ｂ…Ｕ曲部
６ａ…扁平部
７…冷媒供給機
８…冷却プレート                ８Ａ…上面プレート
９…断熱材
１０…挟着プレート
１１…連結材                    １１Ａ…折曲片
１２…コンプレッサ
１３…コンデンサー
１４…膨張弁
２２…循環ポンプ
２３…熱交換器
２４…冷却液
２６…冷却パイプ                ２６Ｘ…蛇行部
２６Ａ…平行配管部
２６Ｂ…Ｕ曲部
２６ａ…扁平部
２７…冷媒供給機
３６…冷却パイプ                ３６Ｘ…蛇行部
３６Ａ…平行配管部
３６Ｂ…Ｕ曲部
３６ａ…扁平部
４６…冷却パイプ                ４６Ｘ…蛇行部
４６Ａ…平行配管部
４６Ｂ…Ｕ曲部
５６…冷却パイプ                ５６Ｘ…蛇行部
５６Ａ…平行配管部
５６Ｂ…Ｕ曲部
５８…冷却プレート              ５８Ａ…上面プレート
６６…冷却パイプ                ６６Ｘ…蛇行部
６６Ａ…平行配管部
６６Ｂ…Ｕ曲部
６８…冷却プレート              ６８Ａ…上面プレート
７６…冷却パイプ                ７６Ｘ…蛇行部
７６Ａ…平行配管部
７６Ｂ…Ｕ曲部
７６ａ…扁平部
８０…挟着プレート
８１…連結材
８６…冷却パイプ                ８６Ｘ…蛇行部
８６Ａ…平行配管部
８６Ｂ…Ｕ曲部
８８…冷却プレート              ８８Ａ…上面プレート
９１…角形電池
９２…電池ユニット
９３…電池ブロック
９４…電池ホルダー
９５…電極端子
９６…冷却パイプ                ９６Ｘ…蛇行部
９６Ａ…平行配管部
９６Ｂ…Ｕ曲部
９６ａ…扁平部
【図１】
0005183175.tif 000002
【図２】
0005183175.tif 000003
【図３】
0005183175.tif 000004
【図４】
0005183175.tif 000005
【図５】
0005183175.tif 000006
【図６】
0005183175.tif 000007
【図７】
0005183175.tif 000008
【図８】
0005183175.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005183175.tif 000013
【図１３】
0005183175.tif 000014
【図１４】
0005183175.tif 000015
【図１５】
0005183175.tif 000016
【図１６】
0005183175.tif 000017
【図１７】
0005183175.tif 000018
【図１８】
0005183175.tif 000019
【図１９】
0005183175.tif 000020
【図２０】
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